巨噬细胞在代谢相关脂肪性肝病中作用机制的研究进展

谭利婷 曾胜澜 陈玮钰 曹杨港 胡锦 隆晓荣 陶然 毛德文

1.广西中医药大学研究生学院，广西南宁 530000；2.广西中医药大学第一附属医院肝病科，广西南宁 530023

代谢相关脂肪性肝病（metabolic associated fatty liver disease，MAFLD），以前称为非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD），以脂肪沉积在肝内为主要临床表现，它是一系列肝脏疾病从简单的脂肪变性到脂肪性肝炎，进展为肝纤维化甚至可能导致肝硬化及肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）[1-2]。MAFLD 正逐渐成为世界范围内主要的慢性肝病之一，据统计，全球约25%的人患有MAFLD[3]。目前，MAFLD 发病机制尚未完全明确，可能与免疫细胞损伤、肝毒性脂质的积累等多种因素有关[4]。

近年来，在MAFLD 发病机制中，巨噬细胞引起了广大学者的关注。巨噬细胞是固有免疫细胞，其主要存在于肝脏中，肝内巨噬细胞以Kupffer 细胞（Kupffer cell，KC）为主，占总数的80%～90%[5]。肝巨噬细胞受到病原体相关分子模式（pathogen associated molecular pattern，PAMP）、模式识别受体和损伤相关分子模式（damage associated molecular pattern，DAMP）及游离脂肪酸（free fatty acid，FFA）等刺激，从而激活肝脏炎症通路，并且肝脏过度的脂质积累会诱导氧化应激，诸多因素促进MAFLD 向不同阶段发展[6]。研究表明，巨噬细胞是MAFLD 发生和进展的主要参与者[4]，其可能成为治疗MAFLD 的潜在治疗靶点。本文就巨噬细胞在MAFLD 中的作用机制研究进行综述。

1 巨噬细胞

肝脏是人体重要的免疫器官，巨噬细胞在肝脏中的占比最大，其在肝脏免疫稳态和诸多肝病的发展中起重要作用。肝巨噬细胞主要有两种类型：KC 和单核细胞衍生的巨噬细胞（monocyte-derived macrophage，MoMF）。巨噬细胞具有不同的功能表型，其主要分化为M1 表型和M2 表型，巨噬细胞的功能表型直接参与了MAFLD 的进程。

1.1 巨噬细胞类型

1.1.1 KC KC 来源于胚胎发育早期卵黄囊中产生的红骨髓祖细胞，其迁移至肝脏并驻留在肝窦中，成为肝脏固有巨噬细胞。KC 主要标志物包括CD68、CD163、F4/80，清道夫受体CD163 是MAFLD 纤维化的独立预测因子[7-8]。KC 可表达高水平的Toll 样受体（toll-like receptor，TLR），TLR 是肠道源性PAMP 的第一个识别点，通过肝门静脉或局部DAMP 到达肝脏[9]。KC 是TLR 依赖性炎症反应的主要介质，通过高表达TLR 等受体，识别内源性及外源性信号。Wan等[10]研究表明，M1 表型极化可产生肿瘤坏死因子-α（tumor necrosisfactor-α，TNF-α）、白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）、IL-12 和活性氧（reactive oxygen species，ROS），促进肝脏的炎症形成。人体内脂质、脂质代谢物和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）等因素会激活KC。KC 一旦被激活，就会增加炎症细胞因子的表达，加剧肝细胞的坏死性炎症程度，并改变与纤维化和氧化损伤相关的基因表达，从而促进MAFLD 的进展[11]。可见，MAFLD 的发生发展与KC 的激活及其独特的极化作用密切相关。

1.1.2 MoMF MoMF 来源于骨髓造血干细胞，通过血液循环移植到肝脏。MoMF 主要标志物为CCR2、S100A9，CCR2 在MoMF 中高度表达[8,12]。MoMF 在健康肝脏中占比较少，但其在肝损伤的情况下会迅速招募[13]。募集的单核细胞分化为促炎性巨噬细胞表型，FFA、LPS 分别与巨噬细胞表面的TLR4 结合使巨噬细胞极化，激活核转录因子-κB（nuclearfactor-κB，NF-κB）和C-Jun 氨基末端激酶（C-Jun nterminal kinase，C-JNK）炎症信号通路，诱导促炎细胞因子的分泌，如TNF-α、IL-1β、IL-6 和ROS 等，刺激炎症细胞向靶器官浸润从而导致肝组织炎症损伤，导致持续的炎症反应[14-16]。单核细胞实质上倾向于促炎性MoMF极化，从循环中迁移并在随后的激活之前在肝脏中积累[17]。从血液中募集的单核细胞可以填充肝巨噬细胞池，并且能与应激后激活的KC 一起产生多种炎症因子，在肝脏的炎症损伤和修复的过程中发挥重要作用。

1.2 巨噬细胞功能表型

巨噬细胞根据不同的微环境信号，显示不同的功能表型，其被分为经典激活的M1 表型和替代激活的M2 表型巨噬细胞。M1 表型巨噬细胞是促炎细胞，具有高抗原呈递能力，与炎症介质的释放、病原微生物的清除及免疫刺激等相关，其可诱导大量细胞因子的释放，如TNF、诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）、IL-1β 和ROS[18]，同时激活Th1细胞反应。M2 表型巨噬细胞分泌抗炎细胞因子，显示出抗炎和基质降解活性，例如精氨酸酶1 表达、IL-4和IL-10 分泌及高水平的吞噬作用[19-20]，M2 表型与炎症的消退、肝胆再生、修复和组织重建等相关。肝脏损伤、肿瘤、缺氧、感染等因素会影响肝脏巨噬细胞M1表型和M2 表型之间的平衡而影响MAFLD 进程。

2 巨噬细胞与MAFLD 的不同阶段

2.1 肝脂肪变性

肝脂肪变性主要是由于脂质在体内代谢失衡引起的，肝脂肪变性是MAFLD 极其明显的病理标志，是一种异质性疾病，包括胰岛素抵抗、线粒体功能障碍和过多的脂质积累[21]。M1 表型巨噬细胞响应TLR刺激，TLR 介导的脂肪酸基团识别是炎症和先天免疫中脂质调节的主要机制。在KC 外基质中，FFA 与TLR 的结合能够激活C-JNK 和NF-κB 通路[22]。激活的NF-κB 上调黏附分子和单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）的水平，从而招募CD11b+巨噬细胞并促进脂质合成，从而增加激活蛋白1 和促炎细胞因子的转录[23]，从而使肝脂肪变性。KC 中积累的过量FFA 会损害线粒体功能，加重脂质的积累。上述表明KC 充当FFA 超载，肝脏中过度累积的FFA 可抑制KC 吞噬活性，促进脂肪变性。

2.2 肝脏炎症

肝脏脂质代谢发生改变，导致有毒脂质中间体的形成，进而可能导致肝细胞损伤和炎症。在肝脏中，脂毒物质的积累，尤其是棕榈酸酯（palmitic，PA），促使MAFLD 的发生和进展。Wang等[24]研究发现，在饮食诱导的脂肪性肝炎小鼠模型中，PA 会损害巨噬细胞的自噬通量。PA 对巨噬细胞的脂毒性在研究中得到证实，即蛋氨酸-胆碱缺乏症（methionine-choline deficiency，MCD）-饮食模式。研究发现从MCD 饮食喂养的动物中分离出的F4/80 巨噬细胞显示出核苷酸结合寡聚结构域样受体蛋白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）蛋白质水平上调，PA 对巨噬细胞的体外刺激增加了他们的线粒体通透性，导致线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）的释放，并通过蛋白质增加了NLRP3 炎症小体的活性与mtDNA 形成复合物，从而促进肝脏炎症反应[25]。

此外，肠道菌群失调是导致MAFLD 发生和进展的一个重要因素，高脂饮食或营养不良可能会触发肠道菌群质和量变化，从而增加肠道通透性和细菌产物通过门静脉到达肝脏的转运，肠道微生物群代谢输出的改变会影响巨噬细胞的极化[26]。肠道细菌、相关抗原和FFA 通过门静脉向肝脏的运输会在肝细胞中产生脂毒性，由于PAMP 的识别会发生炎症，并最终导致免疫细胞募集[27]。TLR 主要在巨噬细胞上表达，TLR可被DAMP 激活，其中TLR4 对肠道细菌产物LPS 有反应，是KC 激活的关键。LPS 能通过TLR4 激活肝脏固有巨噬细胞，肝脏炎症的发生与LPS-TLR4 信号传导息息相关。LPS 通过TLR4 信号通路与KC 表面的CD14 结合，随后招募T 淋巴细胞、B 淋巴细胞和其他白细胞，导致炎症细胞因子和趋化因子的释放，如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12 和γ 干扰素（Interferon-γ，IFN-γ）[6]。以上结果表明，肠道通透性改变会导致包括LPS 在内的细菌产物的循环水平增加，增高的内毒素水平通过TLR4 活化KC，诱导TNF 等表达，引起肝脏损伤。

2.3 肝纤维化和肝硬化

肝纤维化是MAFLD 的终末病理表现之一，是目前慢性肝脏疾病发展为肝硬化的必经阶段。巨噬细胞在肝脏纤维化病理损伤过程中发挥重要的作用。肝巨噬细胞M1 表型和浸润性单核细胞分泌促炎症细胞因子和促纤维化因子，例如转化生长因子-β（transforming growth factor beta，TGF-β）、TNF-α、IL-1b、IL-6，他们充当肝星状细胞（hepatic stellate cell，HSC）和成肌纤维细胞的激活剂，诱导HSC 活化[28]，从而增强HSC 的促纤维化过程。脂质过氧化物水解载脂蛋白B100，加重炎症坏死，激活KC，并诱导TGF-β1。随后TGF-β 信号通过细胞表面的TGF-β1 受体，促进细胞核内Smad 蛋白的磷酸化，导致HSC 向肌纤维细胞转化，加重肝功能损害[29-30]。肝纤维化的另一特征是细胞外基质蛋白（例如胶原蛋白）的积累。当TGF-β 由KC分泌时，会产生有助于肝纤维化的细胞因子和趋化因子。HSC 中Ⅰ型胶原的表达在转录后受到多种刺激和途径的调控，包括TGF-β，可刺激其他基质成分，例如细胞纤维连接蛋白和蛋白聚糖[31]。这些因素，包括ROS 的产生，炎症细胞因子和脂质过氧化，可激活HSC，使其分化为可靠的成纤维细胞，并有助于肝纤维化。可见，活化的KC 产生TGF-β、TNF-α 等因子，激活HSC，促进肝纤维化乃至肝硬化的进展。

2.4 肝癌

MAFLD 极大地增加发生HCC 的风险，在HCC 发病过程中，巨噬细胞起关键作用。巨噬细胞首先通过诱导具有氧化应激的慢性低度炎性环境，促进HCC 的发展，从而诱发DNA 损伤和肝细胞死亡[32]。浸润的单核细胞对来自肿瘤微环境的刺激作出反应，并分化为与肿瘤相关的巨噬细胞（tumor associated macrophages，TAM）。TAM 分泌炎症细胞因子，例如TGF-β、TNF-α和血管内皮生长因子，这些因子参与血管生成并有助于肿瘤的发生发展和转移[33]。M1 表型巨噬细胞具有促炎作用，诱导TGF-β 的释放，促进肿瘤的形成。在早期HCC 发展过程中，M1 表型巨噬细胞驱动的纤维炎症为肿瘤的发生提供了一个微环境；而在晚期HCC 中，巨噬细胞转换为免疫抑制性TAM 支持肿瘤进展和恶性肿瘤，肿瘤细胞和微环境之间的串扰在肿瘤的发展和转移中起重要作用[34]。由此可知，巨噬细胞可引起肝细胞的严重损害，参与了MAFLD 的肝癌发展阶段。

3 MAFLD 巨噬细胞相关临床诊治的前景

巨噬细胞具有可塑性和表型异质性，巨噬细胞的M1 表型和M2 表型极化是一个动态过程，可以在生理和病理条件下逆转。一项小鼠实验表明，M2 表型巨噬细胞通过分泌精氨酸酶和抗炎因子IL-10 及旁分泌方式诱导M1 表型巨噬细胞凋亡；此外，M2 表型巨噬细胞降低了M1 表型巨噬细胞的促炎作用，减轻了炎症反应和细胞损伤[10]。因此，M1 表型和M2 表型巨噬细胞可能是MAFLD潜在的治疗靶点之一。他们可以促进炎症，导致肝细胞损伤并激活肝星状细胞，导致纤维化、血管生成和肿瘤发展，然而他们也刺激纤维化消退并限制MAFLD 进展。肝损伤中参与MoMF 募集的分子是MCP-1。研究发现，在饮食诱导的脂肪性肝炎动物模型中，阻断MCP-1-CCR2 通路已被证明是抑制MoMF 浸润和改善脂肪性肝炎和纤维化的有效策略[35-37]。因此，抑制单核细胞浸润或影响其极化，可成为MAFLD 的一种治疗方法。MAFLD 的进展与肠道微生物群的变化、细菌过度生长和肠道通透性增加有关。益生元可通过调节肠道菌群和TLR4 依赖性巨噬细胞的活化，逆转肠道菌群的不利生长，减少炎症因子及脂肪生成，可预防肝脂肪变性的发生，并改善脂肪性肝炎和纤维化，从而缓解MAFLD 进程[27,38]。益生元对于MAFLD 的治疗具有广泛的发展前景。

4 结语

巨噬细胞在MAFLD 发病的不同阶段有不同作用，不同的巨噬细胞类型和功能表型也有显著差异。近年来，诸多研究为理解巨噬细胞在MAFLD 发病机制中的作用提供了新的视角。尽管多年来取得了重大进展，但对于巨噬细胞与MAFLD 之间的潜在相互作用尚有待进一步研究，其还存在作用机制不明确，治疗策略存在不确定性等问题。巨噬细胞具有高度的可塑性，是潜在的治疗靶点，然而M1 表型促炎，M2 表型抗炎，他们的异质性也带来了巨大挑战。巨噬细胞与肠道来源的LPS 之间的关系，与PAMP、FFA、PA、DAMP、TLR 等之间的相互作用仍需进一步探究。彻底阐明巨噬细胞在MAFLD 中的作用机制将有利于MAFLD 的诊断和治疗。